BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.3. Analisa Energi Bangkitan
4.3.2. Analisa Energi Bangkitan dengan Posisi CPVA
variasi, yaitu variasi frekuensi operasi, variasi jumlah piezoelectric, dan dengan posisi CPVA diletakkan sejauh 0.4 m dari pusat massa. Variasi frekuensi operasi yang digunakan dalam simulasi ini yaitu sebesar 7,56 dan 38.16 Rad/s yang merupakan frekuensi natural pertama dan kedua sistem utama tanpa CPVA. Variasi jumlah piezoelectric yang digunakan yaitu sebanyak 1400, 1900, dan 2400 buah.
Berikut adalah contoh hasil energi bangkitan berupa daya. Simulasi dilakukan dengan menggunakan variasi sebesar 7.56 Rad/s, CPVA diletakkan sejauh 0.4 meter dari pusat massa, dan jumlah piezoelectric bervariasi sebanyak 1400, 1900, dan 2400 buah.
Gambar 4.31 Grafik Respon Daya Bangkitan Dengan Variasi Jumlah CPVA Terhadap Pusat Massa.
Gambar 4.31 diatas merupakan grafik daya bangkitan yang ditunjukkan oleh massa utama dengan CPVA yang disimulasikan dengan frekuensi operasi sebesar 7.56 Rad/s, dengan peletakkan CPVA sejauh 0.4 m dari pusat massa, dan piezoelectric bervariasi jumlahnya. Garis merah merupakan daya bangkitan massa utama dimana piezoelectric berjumlah 1400 buah. Garis hijau merupakan daya bangkitan massa utama dimana piezoelectric berjumlah 1900 buah. Dan garis biru merupakan daya bangkitan massa utama dimana piezoelectric berjumlah 2400 buah. Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa semakin banyak jumlah piezoelectric yang digunakan, maka responnya akan semakin menurun.
Tabel 4.9 Energi Bangkitan dengan Posisi CPVA Tetap RMS Energi Bangkitan
Frequency (rad/s) Tegangan (Volt)
1400 1900 2400
38,16 1,366E-04 3,909E-04 1,842E-04
Arus (Ampere)
1400 1900 2400
7,56 5,635E-02 3,564E-02 1,024E-02 38,16 1,322E-03 4,220E-03 7,027E-03
Daya (Watt)
1400 1900 2400
7,56 8,601E-05 5,128E-05 1,008E-05 38,16 1,815E-06 1,683E-06 1,306E-06
Tabel 4.9 diatas menunjukkan energi bangkitan berupa voltase, arus, dan daya yang dipengaruhi oleh variasi jumlah piezoelectric dengan jumlah 1400, 1900, dan 2400 buah. Lalu dibuat grafik seperti gambar 4.32 dibawah ini
Gambar 4.32 Grafik Daya Bangkitan dengan Variasi Frekuensi Dan Jumlah Piezoelectric
Gambar 4.32 menunjukkan grafik voltase bangkitan sistem utama dengan CPVA dengan variasi frekuensi berbanding jumlah CPVA, sumber getar diletakkan sejauh 0.2 m dari pusat
1,000E-06 1,000E-05 1,000E-04 1,000E-03 0 20 40 60 Pow e r ( Watt) Frequency (Rad/s) Pzt = 1400 Pzt = 1900 Pzt = 2400
massa, dan posisi CPVA diletakkan sejauh 0.4 m dari pusat massa. Garis merah menunjukkan piezoelectric yang berjumlah 1400 buah, garis hijau menunjukkan piezoelectric yang berjumlah 1900 buah, dan garis biru menunjukkan piezoelectric yang berjumlah.
Dari gambar 4.32 diketahui bahwa pada pemakaian piezoelectric sebanyak 2400 buah menghasilkan RMS perpindahan yang paling kecil dibandingkan dengan yang lainnya pada frekuensi natural pertama dan kedua sistem utama tanpa CPVA, hal ini disebabkan karena RMS perpindahan yang dihasilkan lebih rendah dibandingkan yang lainnya karena efek pergeseran frekuensi natural baru yang terbentuk dan efek pemakaian piezoelectric yang semain banyak menyebabkan kinerja DVA terganggu.
Sehingga semakin banyak piezoelectric yang digunakan, maka energi bangkitan yang dihasilkan akan semakin rendah, hal ini disebabkan karena RMS perpindahan yang dihasilkan lebih rendah dibandingkan yang lainnya karena efek pergeseran frekuensi natural baru yang terbentuk dan efek pemakaian piezoelectric yang semain banyak menyebabkan kinerja DVA terganggu.
Dari tabel 4.8 dan 4.9 dengan frekuensi sebesar 7.56 Rad/s apabila grafik dibuat tiga dimensi, akan menghasilkan seperti gambar 4.33 berikut
Gambar 4.33 Grafik Daya Bangkitan dengan Variasi Frekuensi, Jumlah Piezoelectric, dan Posisi CPVA
Dari gambar 4.33 diatas dapat diketahui bahwa semakin banyak penggunaan piezoelectricnya maka energy bangkitan yang dihasilkan akan semakin kecil, hal ini disebabkan karena reduksi yang dihasilkan semakin kecil, sehingga gerak dari piezoelectric akn tidak maksimal dan tidak dapat menghasilkan energy bangkitan yang maksimal. Begitu juga dengan peletakkan CPVA nya, semakin jauh peletakkan CPVA nya maka energy bangkitannya akan semakin sedikit, hal ini disebabkan karena frekuensi natural baru yang terbentuk sudah bergeser jauh dari frekuensi natural awal, sehingga displacement yang dihasilkan akan kecil dibandingkan dengan CPVA yang diletakkan di dekat dengan pusat massa yang menghasilkan frekuensi natural baru yang dekat engan frekuensi operasi.
Dari penelitian ini untuk mendapatkan persentase redaman dan energi listrik yang tinggi, maka sumber getar diletakkan pada titik yang jauh dari pusat massa, begitu pula dengan peletakkan CPVA nya yang diletakkan sejauh mungkin dari pusat massa, pada penelitian ini yaitu sejauh 0.4 m. Namun energy bangkitan yang dihasilkan tidak akan tinggi karena
1400 1900 2400 1,000E-05 1,000E-03 1,000E-01 0,0 0,4 B (m) Pow e r ( Watt) Pzt 1,000E-01-1,000E+00 1,000E-03-1,000E-01 1,000E-05-1,000E-03
pergerakan dari piezoelectricnya tidak optimal yang disebabkan karena displacementnya rendah.
Untuk melihat energi bangkitan yang optimum yang dihasilkan oleh CPVA, perlu dilihat RMS perpindahan dari piezoelectric tersebut, berikut ini adalah RMS displacement dari piezoelectric dengan variasi frekuensi dan peletakkan CPVA yang menggunakan piezoelectric sebanyak 1400 buah.
Gambar 4.34 Grafik RMS Displacement Piezoelectric dengan Variasi Frekuensi Dan Posisi CPVA
Gambar 4.36 RMS displacement piezoelectric yang dihasilkan dengan variasi frekuensi operasi dan posisi CPVA. Dari gambar diatas diketahui bahwa saat CPVA diletakkan di pusat massa atau saat digeser sejauh 0.2 meter dari pusat massa pada frekuensi operasi sebesar 7.5 rad/s menghasilkan displacement yang nilainya lebih dari 6 mm, hal ini tidak direkomendasikan karena dapat merusak material piezoelectric. Sehingga pada frekuensi tersebut, peletakkan CPVA yang optimal berada pada sejauh 0.4 m dari pusat massa. Selain itu dari grafik diketahui juga peletakkan CPVA yang optimum untuk menghasilkan energi bangkitan yang nilainya pada frekuensi tertentu dengan peletakkan CVPVA tertentu dengan piezoelectric berjumlah 1400 buah. 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 2,5 7,5 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 37,5 42,5 47,5 R M S Di sp lac e m e n t o f Pi e zo e le ctr ic (m ) Frequency (Rad/s) b = 0 b = 0.2 b = 0.4
115 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari penelitian yang sudah dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Telah dirancang sistem utama sebagai sumber getar dengan dimensi 50x50x80cm. Getaran yang terjadi pada sistem ini memiliki arah translasi dan Rotasi karena peletakkan sumber getar yang digeser sejauh 0.2 m dari pusat massa searah sumbu horizontal.
2. Telah dirancang Cantilever Piezoelectric Vibration absorber (CPVA) dengan dimensi 22x21x30 cm yang mampu menampung 1760 buah Piezoelectric. Sistem ini berfungsi untuk mereduksi getaran dan translasi dan rotasi pada sistem utama dengan arah vertikal dan dapat menghasilkan energy bangkitan listrik
3. Didapatkan bahwa semakin jauh pergeseran posisi sumber getar terhadap pusat massa maka, frekuensi natural pertama yang terbentuk akan semakin besar, namun semakin rendah RMS perpindahannya. Sedangkan pada frekuensi natural kedua efek pergeseran dari posisi sumber getar tidak terlalu berpengaruh. Selain itu semakin jauh pergeseran posisi sumber getar terhadap pusat massa, maka RMS perpindahan sudut yang ada di daerah frekuensi natural pertama yang terbentuk akan semakin besar.
4. Didapatkan bahwa semakin jauh pergeseran letak CPVA terhadap pusat massa, maka frekuensi natural pertama, dan RMS perpindahan yang terbentuk akan kecil. Sedangkan pada frekuensi natural kedua, semakin jauh peletakkan CPVA terhadap pusat massa akan menghasilkan frekuensi natural kedua yang lebih besar, namun RMS perpindahannya akan semakin kecil. Selanjutnya pada frekuensi natural ketiga dan keempat pergeserannya tidak terlalu dipengaruhi oleh posisi
sumber getar dan posisi CPVA terhadap pusat massa. Selain itu didapatkan bahwa semakin dekat pergeseran posisi sumber getar terhadap pusat massa, maka RMS perpindahan sudut yang ada di daerah frekuensi natural pertama yang terbentuk akan semakin besar.
5. Didapatkan bahwa semakin jauh peletakkan CPVA, maka persentase reduksi respon yang dihasilkan pada daerah yang mendekati frekuensi natural pertama sistem utama tanpa CPVA akan semakin tinggi, hal ini disebabkan karena frekuensi natural baru yang terbentuk semakin jauh bergeser dari frekuensi natural saat belum ditambahkan dengan CPVA. Begitu pula pada persentase reduksi rotasinya.
6. Semakin banyak piezoelectric yang digunakan, maka respon perpindahan yang dihasilkan akan semakin tinggi, hal ini disebabkan karena piezoelectric merupakan DVA kedua yang disusun seri pada mekanisme CPVA yang membuat kinerja dari DVA pertama menjadi kurang efektif.
7. Frekuensi operasi yang semakin mendekati frekuensi natural akan menyebabkan perpindahan yang semakin besar. Hal ini menyebabkan energi bangkitan semakin bertambah, daya bangkitan yang direkomendasikan dan terbesar yang mampu dihasilkan oleh CPVA sebesar 1.483E-03 volt dengan reduksi sebesar 95.37% yaitu saat CPVA diletakkan sejauh 0.4 m dari pusat massa dengan piezoelectric berjumlah 1400 buah.